php 多進程模擬併發事務產生的一些問題

表

drop table if exists `test`;
create table if not exists `test` (
    id int not null auto_increment , 
    count int default 0 , 
    primary key `id` (`id`)
) engine=innodb character set utf8mb4 collate = utf8mb4_bin comment '測試表';

insert into test (`count`) values (100);

php 代碼

// 進程數量
$pro_count = 100;
$pids = [];
for ($i = 0; $i < $pro_count; ++$i)
{
    $pid = pcntl_fork();
    if ($pid < 0) {
        // 主進程
        throw new Exception('創建子進程失敗: ' . $i);
    } else if ($pid > 0) {
        // 主進程
        $pids[] = $pid;
    } else {
        // 子進程
        try {
            $pdo = new PDO(...);
            $pdo->beginTransaction();
            $stmt = $pdo->query('select `count` from test');
            $count = $stmt->fetch(PDO::FETCH_ASSOC)['count'];
            $count = intval($count);
            if ($count > 0) {
                $count--;
                $pdo->query('update test set `count` = ' . $count . ' where id = 2');
            }
            $pdo->commit();
        } catch(Exception $e) {
            $pdo->rollBack();   
            throw $e;
        }
        // 退出子進程
        exit;
    }
}

期望的結果

期望 count 字段減少的量超過 100，變成負數！也就是多減！

實際結果

併發 200 的情況下，運行多次後的結果分別如下：

1. count = 65
2. count = 75
3. count = 55
4. count = 84
...

與期望結果相差甚遠！爲什麼會出現這樣的現象呢？

解釋

首先清楚下目前的程序運行環境，併發場景。何爲併發，幾乎同時執行，稱之爲併發。具體解釋如下：

進程        過程            獲取    更新
1-40        同時創建並運行  100     99
41-80       同時創建並運行  99      98
81 - 100    同時創建並運行  98      97

對上述第一行做解釋，第 1-40 個子進程的創建幾乎同時，運行也幾乎同時：

進程 1 獲取 count = 100，更新 99
進程 2 獲取 count = 100，更新 99
...
進程 40 獲取 count = 100，更新 99

所以，實際上這些進程都做了一致的操作，並沒有按照預期的那樣：進程1 獲取 count=100，更新 99；進程 2 獲取進程1更新後的結果 count=99，更新98；...；進程 99 獲取進程 98更新後的結果count=1，更新0
，產生的現象就是少減了！！

結論

採用上述做法實現的程序，庫存總是 >= 0。

疑問

那要模擬超庫存的場景該如何設計程序呢？

仍然採用上述代碼，將以下代碼：

if ($count > 0) {
    $count--;
    $pdo->query('update test set `count` = ' . $count . ' where id = 2');
}

修改成下面這樣：

if ($count > 0) {
    $pdo->query('update test set `count` = `count` - 1 where id = 2');
}

結果就會出現超庫存！！

庫存 100，併發 200，最終庫存減少爲 -63。爲什麼會出現這樣的情況呢？以下描述了程序運行的具體過程

進程 1 獲取庫存 100，更新 99
進程 2 獲取庫存 100，更新 98(99 - 1)
進程 3 獲取庫存 100，更新 97(98 - 1)
.... 
進程 168 獲取庫存 1 ，更新 0（1-1）
進程 169 獲取庫存 1 ，更新 -1（0 - 1）
進程 170 獲取庫存 1 ，更新 -2（-1 - 1）
....
進程 200 獲取庫存 1，更新 -63（-62 - 1）

現在看來很懵逼，實際就是下面這條語句導致的：

$pdo->query('update test set `count` = `count` - 1 where id = 2');

這邊詳細闡述 進程 1，簡稱 a；進程 2，簡稱 b 他們具體的執行順序：

1. a 查詢到庫存 100
2. b 查詢到庫存 100
3. a 更新庫存爲 99（100 - 1），這個應該秒懂
4. b 更新庫存爲 98（99 - 1）
    - b 在執行更新操作的時候拿到的是 a 更新後的庫存！
    - 爲什麼會這樣？因爲更新語句是 `update test set count = coun - 1 where id = 2`